تشـفير اشارة الكلام باستخدام خرائط الفوضى == Speech Signal Encryption Using Chaotic Maps
Author name:
ايمان هاتو هاشم
Supervisor name:
سعد نجم باشخ السعد
General topic:
Computer Science
Specific topic:
Computer Science
Degree:
Master
University:
Mustansiriyah University - College Of Science - Department Of Computer
Language:
English
University location:
Baghdad
First pages:
28T830 - p.pdf
Abstract:
اكتسبت امنية الاتصالات للكلام اهمية كبيرة مع تقدم الاتصالات الحديثة وتقنيات الوسائط المتعددة. اذ اصبح توفير الحماية مع مستوى امن عال من القضايا التي تحظى باهمية خاصة, فضلا عن كونها من القضايا الضرورية.في هذه الدراسة تم اقتراح طريقة لتشفير الكلام اذ تم تصميمها وتنفيذها اعتمادا على انظمة الفوضى (chaotic). تضمنت الدراسة تقديم نوعين من خوارزميات تشفير الكلام : رقمية وتناظرية، وكل خوارزمية منها مكونة من اكثر من مستوى لتغيير معالم اشارة الكلام الاصلية مع الحفاظ على الاشارة المسترجعة بدرجة وضوح عالية .ان خوارزمية التشفير الرقمية تعتمد على عملية ابدال وتعويض عينات الكلام (samples) في المجال الزمني, والمجال الترددي باستخدام مفاتيح سرية. على حين تعتمد خوارزمية التشفير التناظرية على عمليات ابدال لمقاطع الكلام في المجال الزمني وعمليات ابدال للمعاملات الناتجة من تحويل جيب التمام المقطع (DCT). ان عمليات الابدال يتم تنفيذها عن طريق تطبيق (map Arnold cat) وباستخدام مفتاح ابدال يتم توليده باستعمال زوج من (Logistic map) ذات البعد الواحد، على حين تم تنفيذ عمليات التعويض عن طريق استخدام مفتاح (mask) يتم توليده من (Logistic maps).كما تضمنت الدراسة مقارنة اداء كل خوارزمية نسبة الى درجة الوضوح الموجودة في الاشارة المشفرة وجودة الاشارة المسترجعة بعد عملية فك التشفير باستعمال اختبارات موضوعية مع الاخذ بعين الاعتبار تاثير الضوضاء على الاشارة المشفرة.وقد تم استخدام لغة البرمجة (c#) لتنفيذ خوارزميات التشفير المقترحة اذ اظهرت النتائج ان نظام التشفير يوفر كلام مشفر مع نسبة وضوح قليلة جدا (نسبة الاشارة الى الضوضاء SNR ونسبة الاشارة الى الضوضاء المقطعي SNRseg ونسبة الاشارة الى الضوضاء المقطعي الطيفيSSNRseg تصل الى - 25 وقيمة معامل الارتباط تقترب من الصفر) وكلام مسترجع ذو نوعية عالية من الجودة (نسبة الاشارة الى الضوضاء SNR ونسبة الاشارة الى الضوضاء المقطعي SNRsegونسبة الاشارة الى الضوضاء المقطعي الطيفيSSNRseg تصل الى 85 وقيمة معامل الارتباط Correlationتقترب من الواحد), كذلك بينت النتائج ان النظام متحسس بدرجة عالية لتغيير المفاتيح المستخدمة. | Secure speech communication has been of great importance with the advancement of modern telecommunication and multimedia technologies. The importance of providing protection with high level of security becomes a major issue. In this thesis the design and implementation a chaotic based encryption speech approach has been proposed. Two types of speech encryption algorithms are presented, digital and analog. Each algorithm is with multilevel to destroy all aspects of the original signal, while preserving the quality of the recovered speech signal with a satisfactory level.The digital encryption algorithm is based on permutation and substitution of speech samples using secret keys in both time and transform domains. While analog encryption algorithm is based on permutation the segments in time domain and permutation coefficients resulting from Discrete Cosine Transform (DCT) in transform domain.The permutation process is performed by Arnold cat map and permutation key generated from a pair of one - dimensional logistic maps. The substitution performed with mask key generated from one - dimensional logistic maps. A performance comparing of each algorithm in terms of residual intelligibility and quality of recovered speech is done using objective test, taking into account the effect of the noise on encrypted signal.The proposed speech encryption algorithms are implemented in C# programming language. The results indicate that the encryption system provides encryption speech signal of very low residual intelligibility (SNR, SNRseg and SSNRseg are very low up to - 25 and correlation closed to zero), while preserves the high quality of the recovered speech signal (SNR, SNRseg and SSNRseg are high up to 85 and correlation closed to one). The system has a large key sensitivity because a small change in the secret key causes a large change in the encrypted signal.
